FBG測溫系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)分析與校正

孫　琪,闞曉婷,王美嬌,劉智超

（1.長春理工大學光電信息學院;2.長春理工大學 光電工程學院,長春 130000）

FBG測溫系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)分析與校正

孫琪1,闞曉婷1,王美嬌1,劉智超2

（1.長春理工大學光電信息學院;2.長春理工大學 光電工程學院,長春 130000）

針對FBG技術對溫度測試的檢測，獲取了實驗數(shù)據(jù)的基礎上，完成了對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理，通過實驗數(shù)據(jù)得到了被測區(qū)域的溫度分布，同時，利用處理分析算法完成了實驗數(shù)據(jù)的有效校正。驗證了本文提出的校正方法的可行性。

溫度測試數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)校正；FBG

0　引言

現(xiàn)代信息社會中，計算機技術、傳感器技術、數(shù)字處理技術相互滲透，使得溫度測試的能力也大大提高。由于傳感系統(tǒng)的不斷升級，很多溫度檢測技術得到了長足的發(fā)展。其中，采用FBG系統(tǒng)完成溫度測試成為了當前研究的一個熱點。

FBG全稱為FiberBraggGrating，光纖布拉格光柵。它是一種通過光纖實現(xiàn)溫度快速檢測的方法，其利用光在光纖中回波信號的不同實現(xiàn)了對被測單位的快速測溫。其應用領域很多，包括糧食溫度監(jiān)控、工廠廠房內(nèi)溫度監(jiān)控、樓宇火災預警監(jiān)控等等。由于其重要的特點而被廣泛應用，其特點是基本不受外界震動干擾、沒有電磁干擾、探頭個數(shù)靈活、傳輸距離遠等。所以，目前也是一項被大力發(fā)展的測試技術手段。

本文采用自行研制的溫度測試系統(tǒng)對被測試驗區(qū)域的溫度進行檢測與標定，并且與常用的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行對比。

1　系統(tǒng)設計

如圖1所示，系統(tǒng)實物分布包括：電腦、光纖光柵、傳導光纖、工作電源、FP解調(diào)儀、被測溫度箱以及對比用的TM6920A型溫度探測器。當對溫度進行調(diào)節(jié)時，分別采用本系統(tǒng)與TM6920A型溫度探測器進行實時溫度測試，并記錄測試數(shù)據(jù)，最終對比測溫結(jié)果。

圖1　測試系統(tǒng)實物圖

2　實驗數(shù)據(jù)對比分析

由以上兩套系統(tǒng)完成對實驗數(shù)據(jù)標在表1中。由表1中的實驗數(shù)據(jù)可以看出，本系統(tǒng)的測溫精度、溫度測定穩(wěn)定性與TM6920A型溫度探測器的測試數(shù)據(jù)基本一致。兩種系統(tǒng)的測試誤差均小于0.2℃，也證明了本系統(tǒng)的可行性。

由表1可以看出，本系統(tǒng)的測試誤差與TM6920A型溫度探測器相近，但是本系統(tǒng)的誤差存在一定的規(guī)律性，說明可能受某種固定干擾的影響，故采用校正的方法可以提高其測試精度。

3　數(shù)據(jù)校正算法

表1　實驗數(shù)據(jù)對比

由于觀察本系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均值偏小，所以采用一個校正因子作為補償值，設校正因子為x，則當數(shù)據(jù)均值超過真值均值時，在系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的各個點位上減去x；當數(shù)據(jù)均值小于真值均值時，在系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的各個點位上加上x。這種方法非常簡單，但是對于此種具有明顯偏移量的誤差具有較好的校正效果。

除此之外，本系統(tǒng)中還設計了一種偏移量校正的方法，就是當數(shù)據(jù)的均值變量基本與真值的均值變量相近時，但是其數(shù)據(jù)方差明顯發(fā)生變化時對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一種校正方法，當系統(tǒng)測試均值與真值均值相近，方差不同時，設校正因子為y，當數(shù)據(jù)方差值超過真值方差值時，在系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)中方差超出（或小于）的各個點位上除以y；當數(shù)據(jù)方差值低于真值方差值時，在系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)中方差超出（或小于）的各個點位上乘以y。從而使得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平穩(wěn)。

4　總結(jié)

本文采用FBG測溫系統(tǒng)完成了某一區(qū)域的溫度測試，同時系統(tǒng)與TM6920A型溫度探測器進行比較，結(jié)果顯示，本系統(tǒng)的測溫結(jié)果符合設計要求，同時，利用數(shù)據(jù)校正算法減小了系統(tǒng)溫度測試數(shù)據(jù)的誤差。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.213